C++中的动态零长度数组

Question

#include <stdlib.h>

void *operator new[](size_t size, int n){
    if( size != 0 && n != 0 )
        return calloc(n, size);
    return calloc(1, 1);
}

int main(){

    int * p1;
    const int i = 0;

//  p1 = new (20)  int[i] ; // Case 1 (OK)
    p1 = new (20) (int[i]); // Case 2 (Warning)

    if( p1 == 0 )
        return 1;
    return 0;
}

这段代码(https://godbolt.org/g/hjo7Xn)在Clang 6.0.0下编译成功，但是在GCC 7.3下会发出警告，表示C++中禁止使用零长度数组。如果移除括号（情况1），则警告消失。

与静态分配的零长度数组不同（C++03:8.3.4/1），动态分配的零长度数组是允许的（C++03:5.3.4/6）。然而，在C++标准中，只有遵循new-expression的两种可能语法路径之一时，即使用new-type-id而不使用括号的路径（情况1），后者才被明确允许。

C++标准是否允许使用带有括号的type-id（情况2）来跟随零长度数组的new-expression第二个语法路径？

唯一相关的引用是C++03:5.3.4/5:

当分配的对象是数组（即使用direct-new-declarator语法或new-type-id或type-id表示数组类型时），new-expression将产生指向数组的初始元素（如果有的话）的指针。

(如果有)这个措辞允许一个没有元素的数组，但是它似乎不清楚它是指两种情况还是只指没有括号的new-type-id（第一种情况）。

提前致谢。

注：

1. ISO/IEC 14882:2003第8.3.4节第1段：
   
   如果存在constant-expression（5.19），则它应该是一个整数常量表达式，其值应大于零。
2. ISO/IEC 14882:2003第5.3.4节第6段： direct-new-declarator中的expression应具有整数或枚举类型（3.9.1）并具有非负值。
3. ISO/IEC 14882:2003第5.3.4节第7段：
   
   当direct-new-declarator中的expression的值为零时，调用分配函数以分配一个没有元素的数组。
4. ISO/IEC 14882:2003第5.3.4节第1段： new-expression： ::opt new new-placementopt new-type-id new-initializeropt ::opt new new-placementopt ( type-id ) new-initializeropt
5. 尽管上述引用来自C++03标准，但据我所知，这个问题在更新版本的C++标准（C++11、C++14和C++17）中仍不清楚。
6. 有趣的Herb Sutter关于零长度数组的post。
7. 示例中的代码是从SolidSands' SuperTest套件中稍微修改的测试。

- José Luis

---

只是好奇：如果你想要符合C++11标准，为什么要引用C++03标准？因为有许多草案可以在线引用或链接，这可能更容易。 - Rakete1111

自定义buggy的operator new[]是什么意思？这和任何事情有关系吗？ - Cheers and hth. - Alf

没有来自gcc 8的警告。 - Sam Varshavchik

@Rakete1111，我对C++03及以后的合规性很感兴趣。但你说得对，最好只是链接到标准而不是直接引用。如果我找到一个可以按部分链接的在线C++03标准（不是PDF），我会更新帖子。 - José Luis

@Cheersandhth.-Alf 我认为问题是一样的，我没有修改原始测试太多（我已经在其他部分减少了它）。为什么有bug呢？ - José Luis

@JoséLuis：如果返回，它不能保证至少返回请求的字节数。 - Cheers and hth. - Alf

Answer 1

使用括号，您有一个常规的类型标识符，而不是支持动态数组大小的特殊语法称为new-type-id。

截至C++17，标准没有为此使用类型标识符做出特殊规定，因此问题归结为是否可以编写

auto main() -> int
{
    using Argh = int[0];
}

你不能这样做，因为一个"type-id"的类型是基于一个虚构的"省略实体名称的该类型变量或函数的声明"来定义的(C++17 §11.1/1)，对于数组变量的声明规则是："如果常量表达式(8.20)存在，则它必须是std::size_t类型的转换常量表达式，其值必须大于零"(C++17 §11.3.4/1)。

---

现在需要进行一些合理的解释。例如，在没有合理解释的情况下，最后一个引用将不会合理地表示数组大小必须是非负且可表示为"size_t"。相反，在没有合理解释的情况下，它字面上将表示类似以下声明：

int x[42];

是无效的（当然不是），必须表达为

int x[std::size_t(42)];

确定何为合理的解释曾经是很容易的。一个人只需要问，它是否有意义？因此，对于上面的情况，答案将是不，然后可以放弃那种可能性。

然而，到某种程度上，随着C++14的出现以及越来越多的C++17，我发现早期可靠的技术失败了。由于这个问题涉及到C++03的功能，我认为您可以信任这个答案。但如果问题涉及到C++14或更高版本的内容，则请记住，任何明显清晰的答案可能涉及一些主观解释，这些解释可能无法通过询问是否有意义来解决。

- Cheers and hth. - Alf

Answer 2

不，零大小的情况不能使用括号中的类型标识符。在当前草案中，仅针对noptr-new-declarator中的表达式给出了大小为0的数组的行为（[expr.new]/7）。带有括号的类型的new尝试创建该类型的对象，并且没有大小为0的数组（[dcl.array]/1），甚至没有作为类型标识符（[dcl.name]/1）。

当然，零大小的数组是常见的扩展，因此实际结果可能会有所不同。

- Davis Herring

---

动态分配的数组也是一个对象。 - Cheers and hth. - Alf

@Cheersandhth.-Alf：是的，但我们在/7中有一个独特的想法，即可以“分配一个没有元素的数组”。 - Davis Herring

我的意思是，语句“A new with a parenthesized type attempts to create an object of that type”是没有意义的，因为每个（成功的）new表达式求值都会创建一个对象。 - Cheers and hth. - Alf

@Cheersandhth.-Alf：new int[0] 创建了什么对象？它唯一合理的类型无法命名（即使通过 decltype 也不行）。或许可以说它仍然存在，但这使得“new 总是创建一个对象”的说法值得怀疑。 - Davis Herring

它是一个 int[]，这就是已知的最多信息。这也适用于由 new int[argc] 创建的对象。 - Cheers and hth. - Alf